Способ контроля параметров алюминиевого электролизера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 75392 А 1 25 С 3/20 О С УДАР СТ В Е ННЫ ЙО ИЗОБР Е, Е НИЯМРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫ 1 И БРЕ Н СТ АВТОР КО СВИДЕ(71) Красноярский поли ническии инсти(72) А,Н.Гром раф и Е.И.Куз (53) 669.713.7 (56) Авторско Ф 932230, кл гьство СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение относится к автоматизации электролиза алюминия и может быть использовано для решения задач контроля вАСУТП электролиза алюминия. Цель изобретения - расширение информационных возможностей и повышение точности измерения. Для контроля параметров электролиэера формируют два ультразвуковых канала, по которым излучают ультразвуковые импульсы так, чтобы в одном канале они Изобретение относится к автома ии электролиза алюминия и может спользовано для решения задач кон АСУТП электролиза алюминия. Цель изобретения - расширение и мационных воэможностей и повышени ности измерения,На фиг. 1 представлена структурна ма устройства, реализующего способ роля параметров алюминие электролизера; на фиг, 2 - эпюры пос вательности импульсов эхо-сигналов. проходили л;рез грзннцу раздела энпд электролит, а в другом - через границу раздела элекгролит днодные газы фиксируют время между эхо-сигналами первого и второго канэлов, отраженными от границ раздела, после чего изменяют высоту анода, внов, фиксируют время прохождения зхосигнэловдо границ раздела. По результа 1 эм измерений в одном канале определяют скорость распространения ультразвуковых импульсов в электролите под анодом, по величине этой скорости находят температуру электролита и расплава алюминия и с учетом найденной температуры и вычисленных значений времени прохождения ультразвуковых импульсов через границы раздела в одном и другом каналах опредРляют высо- Б ту слоя алюминия. электролита, обьем гарниссажа и массу метэллэ, по изменению которои через заданныепроизводительности элесоб реализуется с помощнических средств. 2 ил. Устройство (фиг, 1) сод ржит ультразвуковые преобразователи с лолноеодами 1 и 2, которые размещены параллельно один другому и устдновлены в кэтодном узле электролизера так, что ось псрвого акустического преобразователя с волноводом проходит через углеродистое тело анода 3, а второго - между углеродистым телом анода 3 и боковыми угольными блоками 4. Между анодом и первым ультразвуковым преобразователем с волноводом 1 находятся электролит 5, расплав алюминия 6 и углеродистая подина (подовые угольные блоки 7). Боко 1675392вые угольные блоки 4 покрыты слоем гарниссажа 8. а верхней границей электролита являются анодные газы 9. Ультразвуковые преобразователи с волноводами 1 и 2 соединены через коммутатор 10 с блоком 11 измерения времени между импульсами, отраженными от границ раздела, в котором предусмотрено согласующее устройство с УВМ.На эпюрах а, в(фиг,2) показаны импульсы эхо-сигнала отклика снятые до перемещения анода от первого и второго ультразвуковых преобразователей с волноводами соответственно (первый ультразвуковой преобразователь расположен под анодом). На эпюрах б, г (фиг. 2) показаны импульсы эхо-сигналов первого и второго ультразвуковых преобразователей с волноводами, снятые после перемещения анода.Способ основан на известных в акустических измерениях методиках. Выполнение измерений осуществляется пр ф различной высоте анода, что позволяет устранить температурную погрешность, а применение второго канала существенно расширяет перечень контролируемых технологических параметров,При прохождении ультразвуком каждой среды объекта контроля получают отклик эхо-сигнала в виде последовательности импульсов (фиг. 2, эпюры а,б,в,г).При изменении высоты анода на ЛЛ увеличивается время прохождения ультразвука в электролите на Ьт= т 2 - О. Следовательно, если до анода ультразвук проходит большое количество различных сред, то по изменению временного положения одного из импульсов эхо-сигнала после перемещения анода можно определить время прохождения сигнала в электролите (поскольку только эхо-сигнал, отраженный от анода, изменяет свое временное положение) и расплаве алюминия Хд 1 .Способ контроля параметров алюминиевых электролизеров осуществляют следующим образом,С помощью ультразвуковых преобразователей с волноводами 1 и 2, закрепленных в подовых угольных блоках 7 таким образом, что ось преобразователя с волноводом 1 проходит через углеродистое тело анода 3, а ось преобразователя с волноводом 2 - между боковой поверхностью углеродистого тела анода 3 и боковыми угольными блоками 4, закрытыми слоем гарниссажа 8. Эти же ультразвуковые преобразователи с волноводами 1 и 2 принимают эхо-сигналы, отраженные от границ раздела; волноводы - подовый угольный блок, подовый угольный блок - расплав алюминия, расплав алюминия - расплав электролита, расплав электролита - углеродистое тело анода (и расплав электролита - газовая фаза над акустиче ским излучателем с волноводом 2). С выходаультразвуковых преобразователей с волноводами 1 и 2 эхо-сигналы поступают через коммутатор 10 на блок измерения времени между импульсами, отраженными от границ 10 раздела, а результат измерения времени запаздывания с выхода блока 11 передаетя на УВМ или ЭВМ. Выполнив операцию измерения при исходном положении анода 3, дают команду на подьем или опускание ано да (в зависимости от технологического режила данного электролизера) на заданную высоту(например, С,5 см) и вновь измеряют время прохождения ультразвуковых импульсов через границы раздела над первым 20 и вторым ультразвуковыми преобразователями.По разности времени прохождения сигнала первого ультразвукового преобразователя с волноьодом определяют скорость 25 распространения ультразвука в электролите.После измерения времени прохождения эхо-сигнала через слой электролита высотой ЬЬ определяется скорость распространения ультразвуковых колеба ний в электролите при данной температуре ТэЧэ = 2 ЛЬ/Лт;по вычисленной скорости определяется температура электролита35 гл Чэ - Е чоТэ --Е ч,агде гп - масса электролита;Чэ - скорость ультразвука в электролите, 40найденная по результатам измерений;Е - модуль Юнга;чо - объем тела при исходной температуре;ач - средний коэффициент объемного 45 расширениявеличина которой используется для поправки при вычислении высоты слоя алюминия.Высота слоя электролита определяетсяпо измеренной скорости ЧэЬэ = Чэ тэ0,5.Далее из выраженияЧд = 55 находится скорость распространения ультразвука в расплаве алюминия при температуре Т = (Тэ)С и определяется высотаслоя алюминияЬд = 0,5 Чд гдПо эхо-сигналам. отраженным от сред,над вторым ультразвуковым преобразователем с волноводом находят высоту электролита между боковой стенкой анода икатода= Чэ тэ 05,Чтобы найти обьем гарниссажа на уровне электролита. вычисляют об.,ем вытесненного из-под анода электролита приперемещении анода на Л ЬЧЧэ= аЬ ЬЬ,где а, Ь - длина и ширина анода соответственно.Введя обозначение ЧЧо- обьем электролита, ограниченный боковыми стенкамианода и катода и высотой Л Ь при отсутствии гарниссажа, определяют обьем гарниссажа высотой Ь иЧЧг = ЧЧо-ЧЧэи среднюю величину площади гарниссажатолщиной в 1 см на боковых стенках катодаЧЧгЯг - ,=ЬМасса вылитого металла находится порезультатам измерения Ь Ьд до выливки ипосле Ььд = пдву, - ЬА 1 р. Вначале определяется объем вылитого металлаЧЧА =(Яо-Яг) Ьйд,где Яо - площадь зеркала алюминия приотсутствии гарниссажа;Ь - площадь, занимаемая гарниссажем.Масса вылитого алюминия равнаМА = ЧЧАгпд,где ад - вес тонны расплава алюминия притемпературе Т.Предлагаемый способ устраняет температурную погрешность измерения уровнейрасплава за счет использования операцииперемещения анода над ультразвуковымпреобразователем, Применение способапозволяет стабилизировать режим работыэлектролизных ванн, производить качественную регулировку режима и диагностировать технологические нарушения. Это дает 5 10 15 20 25 30 35 40 45 экономический и экологический эффекты иупрощает работу технолога,Формула изобретения Способ контроля параметров алюминиевого электролизера, заключающийся в том, что излучают в контролируемый объект ультразвуковой импульс, принимают отраженные от границ раздела эхо-сигналы и по времени прохождения ультразвуковых импульсов между границами раздела определяют расстояние между ними, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения информационных возможностей, формируют два ультразвуковых канала, по которым излучают ультразвуковые импульсы так, чтобы в одном канале ультразвуковые импульсы проходили через границу раздела электролит - анод, а во втором - через границу раздела электролит - анодные газы, расположенную между боковыми углеродистыми стенками анода и катода, фиксируют время между эхо - сигналами первого и второго каналов, отраженными от границ раздела, после чего изменяют высоту анода, вновь фиксируют время прохождения ультразвуковых импульсов в обоих каналах через границы раздела, находят разность времени прохождения эхо-сигнала до границы раздела анод - электролит в первом канале и электролит - анодные газы во втором канале до и после перемещения анода, по результатам измерения в первом канале определяют скорость распространения ультразвуковых импульсов в электролите под анодом, по величине этой скорости определяют температуру электролита и расплава алюминия и с учетом температуры электролита и вычисленных значений времени прохождения ультразвуковых импульсов через границы раздела в первом и втором каналах определяют высоту слоя алюминия, электролита, объем гарниссажа и массу металла, по изменению которой через заданные по технологии интервалы времени определяют производительность электролизера.1675392 Ф Иб едакто НТ СС аепьский к л. Гагарина, 10 Заказ 2979 ВНИИПИ Государствен 113Производственно-из ь А. Абросимоворгентал Корректор О,Крае СоставителТехред М.МТиражного комите035, Москва Подписноеа по изобретениям и открытиям иЖ, Раушская наб., 4/5 мбннет "Патент", г, Ужго